心血管介入手术机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种医疗器械技术领域的装置，具体地，涉及一种具有力反馈功能的心血管介入手术机器人。
【背景技术】
[0002]现在心脑血管疾病已经日益严重危害人类的身体健康，根据世界卫生组织出版的2014年全球非传染性疾病现状报告显示:心血管疾病属于非传染性疾病，心血管疾病引起的死亡人数已经超越了其它任何死因的人数，已经成为了造成全球人类死亡的头号杀手。与此同时，传统心脑血管介入手术过程中对医生的操作技巧和经验要求高，医生不可避免地遭受X射线的辐射。随着心脑血管患者的增多，医生和患者还有手术环境之间的矛盾日益严重。而心脑血管手术机器人可以很好地解决以上的问题，同时更加精准地控制导管/导丝的运动，因此心脑血管介入手术机器人的研究具有重要意义。
[0003]经过对现有技术的检索发现，中国实用新型CN102210610B号，公开了一种微创血管介入手术机器人推进机构。该装置包括用于推进导管/导丝的轴向进给部件和用于改变导管/导丝旋转方向的周向旋转部件。该装置通过夹紧模块夹持导管/导丝，通过轴向进给部件来运送导管/导丝。由于，不断的抓取导管/导丝，会影响导管/导丝的清洁和尺寸大小，带来消毒的麻烦。同时，该装置缺少力反馈的功能。
[0004]申请号为CN201310161780.3的中国专利，公开了一种心血管介入虚拟手术力反馈系统，但是该系统是一个虚拟手术仿真设备，并不能解决上述问题。
[0005]因此，本领域的技术人员致力于开发一种具有力反馈功能的心血管介入机器人。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种力反馈心血管介入手术机器人，此机器人操作简单，自由度高，同时可以实现远程操控，使医生免受X射线的辐射。同时，力反馈的加入可以实时的反映导丝/导管插入血管中的情况:是否碰撞血管壁，是否存在较大阻力，给医生进行进一步手术操作提供依据。
[0007]为实现以上目的，本发明提供一种心血管介入手术机器人，包括:导丝/导管推进机构模块、导丝/导管旋转机构模块、力反馈模块以及支架机构，其中:
[0008]导丝/导管推进机构模块与导丝/导管旋转机构模块相连，以实现导丝/导管推进机构模块与导丝/导管旋转机构模块的连接；
[0009]力反馈模块安装在导丝/导管旋转机构模块上，以实现力反馈模块与导丝/导管旋转机构模块的连接；
[0010]导丝/导管旋转机构模块和支架机构相连，以实现导丝/导管旋转机构模块与支架机构的连接；
[0011 ]所述导丝/导管推进机构模块驱动导丝/导管旋转机构模块和力反馈模块前后移动，实现导丝/导管的前进后退;所述导丝/导管旋转机构模块带动力反馈模块旋转，实现导丝/导管的旋转;所述力反馈模块实时测量导丝/导管推进过程中受到的力和力矩，判断导丝/导管在血管中的状态。
[0012]优选地，所述的力反馈模块，包括安装面连接件、夹头、测量面连接件和传感器，其中:夹头、测量面连接件、传感器、安装面连接件依次相互连接，并相对静止;导丝/导管插入在夹头内并夹持在测量面连接件上，安装面连接件与导丝/导管旋转机构模块中的旋转板相连，旋转板旋转从而带动力反馈模块旋转，传感器用于实时测量导丝/导管推进过程中受到的力和力矩。
[0013]优选地，所述的导丝/导管推进机构模块，包括安装底板、连接板、丝杆、移动螺帽、第一联轴器、第一伺服电机以及移动滑板基座，其中:安装底板用于固定导丝/导管推进机构模块、导丝/导管旋转机构模块、力反馈模块以及支架机构;丝杆固定在安装底座上;丝杆与第一伺服电机通过第一联轴器相连;移动螺帽安装在丝杆上并在丝杆上前后移动；移动滑板基座通过连接板与移动螺帽相连在一起。
[0014]优选地，所述的导丝/导管旋转机构模块，包括第二伺服电机、电机支座、第二联轴器、第一旋转支座、第二旋转支座、旋转板、直线导轨和滑块，其中:第二伺服电机固定在电机支座上，并通过第二联轴器与旋转板相连;电机支座安装在移动滑板基座上;旋转板的两端通过轴承分别安装在第一旋转支座、第二旋转支座上;第一旋转支座、第二旋转支座均安装在移动滑板基座上;直线导轨安装在导丝/导管推进机构模块中的安装底板上;滑块安装在直线导轨上并沿直线导轨方向移动，且滑块与移动滑板基座螺接连接。
[0015]优选地，所述的支架机构，包括推档杆、通道杆、固定支座和支撑杆，其中:两个固定支座一前一后固定在导安装底板上;前、后两个固定支座的上端两侧均设有孔，推挡杆和N根支撑杆的两侧也设有孔，两根通道杆分别穿在前、后两个固定支座的上端两侧孔中，同时穿过推挡杆和N根支撑杆两侧的孔，推挡杆和N根支撑杆沿通道杆前后滑动;推挡杆安装在移动滑板基座上，推挡杆在移动滑板基座带动下沿通道杆方向一起运动;推挡杆沿通道杆运动一定距离后，接触到第一根支撑杆并推动该支撑杆一起运动，接下来依次推动其他剩余的支撑杆沿着通道杆运动，直至第N根支撑杆接触到前端的固定支座。
[0016]更优选地，所述的推档杆、N根支撑杆和前端的固定支座的中心均设有孔，手术用导丝/导管依次穿过推挡杆、N根支撑杆和前端的固定支座的中心孔。
[0017]更优选地，前、后两个所述的固定支座上方两侧的孔内均安装有直线轴承，两根通道杆分别插入前、后两个固定支座上的所述直线轴承。
[0018]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0019]本发明中的机器人自由度高，操作简单，只夹持导丝/导管一次，不会污染导丝/导管，消毒方便。同时具有力反馈的功能，实时的测量导丝/导管推进过程中受到的力和力矩，传输到操作室的电脑中，医生可以实时观察导丝/导管推进过程中的受力状况，从而判断导丝/导管在血管中的状态:是否碰撞血管壁，是否存在较大阻力，以此来做出相应的对策，确定是否需要注射造影剂。
【附图说明】
[0020]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0021]图1为本发明的一实施例的整体结构示意图；
[0022]图2为本发明的一实施例的导丝/导管推进机构模块的结构示意图；
[0023]图3为本发明的一实施例的导丝/导管旋转机构模块的结构示意图；
[0024]图4为本发明的一实施例的力反馈模块的结构示意图；
[0025]图5为本发明的一实施例的支架机构的结构示意图；
[0026]图1中:导丝/导管推进机构模块1、导丝/导管旋转机构模块2、力反馈模块3、支架机构4;
[0027]图2中:电木板100、丝杆101、移动螺帽102、联轴器103、伺服电机104、移动滑板基座105、连接板106;
[0028]图3中:伺服电机200、电机支座201、联轴器202、旋转支座203、205、旋转板204、直线导轨207、滑块208、209;
[0029]图4中:夹头300、测量面连接件301、传感器302、安装面连接件303；
[0030]图5中:推档杆400、通道杆401、固定支座402、404、支撑杆403。
【具体实施方式】
[0031]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0032]如图1所示一种心血管介入手术机器人，所述机器人包括:导丝/导管推进机构模块1、导丝/导管旋转机构模块2、力反馈模块3、支架机构4，其中:
[0033]导丝/导管推进机构模块I与导丝/导管旋转机构模块2相连，以实现导丝/导管推进机构模块I与导丝/导管旋转机构模块2的连接；
[0034]力反馈模块3安装在导丝/导管旋转机构模块2上，以实现力反馈模块3与导丝/导管旋转机构模块4的连接；
[0035]导丝/导管旋转机构模块I和支架机构4相连，以实现导丝/导管旋转机构模块2与支架机构4的连接；
[0036]所述导丝/导管推进机构模块I驱动导丝/导管旋转机构模块2和力反馈模块3前后移动，实现导丝/导管的前进后退;所述导丝/导管旋转机构模块2带动力反馈模块3旋转，实现导丝/导管的旋转;所述力反馈模块3实时测量导丝/导管推进过程中受到的力和力矩，判断导丝/导管在血管中的状态。
[0037]如图2所示，在一优选实施例中，所述的导丝/导管推进机构模块I，包括电木板100、丝杆101、移动螺帽102、联轴器103、伺服电机104、移动滑板基座105和连接板106，其中:电木板100作为整个机器人机构的安装底板，用于固定上述四大机构模块;丝杆101固定在电木板100上;丝杆101与伺服电机104通过联轴器103相连;移动螺帽102安装在丝杆101上并可在丝杆101上前后移动;连接板106与移动螺帽102相连;移动滑板基座105的前端与连接板106螺接。
[0038]本实施例中，采用电木板100作为安装底板，在其他实施例中也可以采用其他形式。
[0039]如图3所示，在一优选实施例中，所述的导丝/导管旋转机构模块2，包括伺服电机
200、电机支座201、联轴器202、旋转支座203、205、旋转板204、直线导轨207、滑块208、209，其中:
[0040]伺服电机200固定在电机支座201上，并通过联轴器202和旋转板204相连;旋转板204的两端通过轴承分别安装在旋转支座203、205上，电机支座